Каучук и резина
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное
бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Челябинский государственный университет»
ГОУ ВПО «ЧелГУ»
Факультет заочного и дистанционного обучения
Кафедра менеджмента
Тема «Каучук и резина»
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
по дисциплине «Технологические основы промышленного производства»
Работу выполнил:
Студент гр. 15МС-101
Иванов М.А.
Работу проверила:
Прохорова Л.В.,
канд.техн.наук, доцент
г. Челябинск, 2012
Оглавление
Введение…………………………………………………………
Глава 1. Свойства и применение каучуков и резины………………………....3
1.1Значение каучука и
резины для народного
1.2 Основные потребители
выпускаемой продукции………………………
1.3 Натуральный каучук………………………………
1.4. Синтетический каучук ……………………………………………………....9
Глава 2.Технологический процесс
получения синтетического каучука и резины………………………………………………………………
2.1. Ингредиенты резиновых смесей………………………………………….16
Глава 3. Технико_экономическая
эффективность и научно - технический
прогресс…………………………………………………………
3.1. Экологические проблемы…………………………………………………26
Заключение……………………………………………………
Список использованной литературы…………………………………………31
Введение. Целый ряд событий повлиял на изобретение синтетического каучука: индустриальная революция, прогресс в моторостроении, две мировые войны, растущий спрос на каучук и дефицит натурального каучука спровоцировали мировой спрос на эластомеры. Синтетические каучуки стали необходимой альтернативой натуральному каучуку и придали дополнительные свойства изделиям.
Глава 1. Свойства и применение каучуков и резины.
1.1Значение каучука и резины для народного хозяйства страны.
Для народного хозяйства каучук имеет неоценимое значение. Его чаще всего используют в виде резины, а не в чистом виде. Изделия из резины применяются в изготовлении различных шин, в технике для изоляции проводов, в военной промышленности, в производстве промышленных товаров. Ее используют в производстве искусственной кожи, медицинских изделий, обуви.
Резина – сложная многокомпонентная система, которая состоит из полимерной основы (каучука) и различных добавок. Это прочное соединение, высокоэластичное, но не такое пластичное, как сам каучук.
1.2 Основные потребители выпускаемой продукции.
Самые крупные потребители
технических изделий из резины:
сельскохозяйственное
Уникальные свойства резины предопределили широкое ее применение в самых различных отраслях народного хозяйства и в быту, что по уровню развития резиновой промышленности в стране можно судить о состоянии тяжелой индустрии. Чем сложнее и совершеннее техническое устройство, тем больше в нем использовано резиновых деталей. В автомобиле «КАМАЗ» применяется более 1000 резиновых изделий, в современном самолете – 10-12 тыс. К резиновой промышленности относится производство шин, резинотехнических и асбестотехнических изделий, резиновой обуви, шиноремонтные. От качества шинной промышленности зависит развитие таких ключевых отраслей, как автотракторная промышленность, автотранспорт, авиация, сельское хозяйство, строительство и др.
В стоимости автомобиля и его эксплуатации на шины приходится 30-50%. Объемы, темпы развития и динамика структуры производства шин находятся в корреляционной зависимости от состояния и перспектив производства и наличия парка автомобилей и других машин в стране.
Шинная
промышленность предопределяет развитие
таких отраслей промышленности, как
производство каучука, технического углерода,
корда, химических добавок и т.п.
Рост механизации производственных
процессов в добывающей и обрабатывающей
промышленности, развитие транспорта
и сельского хозяйства
Производство
товаров культурно-бытового назначения
включает помимо резиновой обуви
разнообразные изделия для
Каучук и резины на его основе обладают уникальным комплексом свойств: эластичностью в широком диапазоне температур, высоким сопротивлением истиранию, низкой газопроницаемостью, хорошими диэлектрическими свойствами, стойкостью ко многим деформациям и ко многим средам. Области применения очень обширны и постоянно увеличиваются. Около 60% производимого каучука расходуется на резины для механизированного транспорта. Долгое время единственным продуктом, из которого получали резины, был натуральный каучук (НК).
С развитием
новой техники постоянно
Промышленность
синтетического каучука (СК) является
одной из ведущих отраслей химической
и нефтехимической
В настоящее
время на предприятиях, производящих
синтетический каучук, благодаря
постоянному совершенствованию
существующих и внедрению новых
технологических процессов
Благодаря
успехам в области химии и
технологии, достигнутым в начале
60-х годов, было организовано производство
новых типов синтетических
1.3 Натуральный каучук.
Натуральный каучук получают коагуляцией млечного сока (латекса) каучуконосных растений. Основной компонент каучука — углеводород полиизопрен (91—96%). Природный каучук встречается в очень многих растениях, не составляющих одного определённого ботанического семейства. В зависимости от того, в каких тканях накапливается каучук, каучуконосные растения делят на:
паренхимные — каучук в корнях и стеблях;
хлоренхимные — каучук в листьях и зелёных тканях молодых побегов;
латексные — каучук в млечном соке;
травянистые латексные
каучуконосные растения из
Природные каучуконосы
Слово «каучук» происходит от двух слов языка тупи-гуарани: «кау» — дерево, «учу» — течь, плакать. «Каучу» — сок гевеи, первого и самого главного каучуконоса. Европейцы прибавили к этому слову всего одну букву. Среди травянистых растений России есть всем знакомые одуванчик, полынь и молочай, которые тоже содержат млечный сок.
Промышленное значение имеют латексные деревья, которые не только накапливают каучук в большом количестве, но и легко его отдают; из них наиважнейшее — гевея бразильская (Hevea brasiliensis), дающая по разным оценкам от 90 до 96% мирового производства натурального каучука.
Сырой каучук из других растительных источников обычно засорён примесями смол, которые должны быть удалены. Такие сырые каучуки содержат гуттаперчу — продукт некоторых тропических деревьев семейства сапотовых (Sapotaceae).
Физические и химические свойства натурального каучука
Натуральный каучук — аморфное, способное кристаллизоваться твёрдое тело. Природный необработанный (сырой) каучук — белый или бесцветный углеводород. Он не набухает и не растворяется в воде, спирте, ацетоне и ряде других жидкостей. Набухая и, затем, растворяясь в жирных и ароматических углеводородах (бензине, бензоле, эфире и других) и их производных, каучук образует коллоидные растворы, широко используемые в технике. Натуральный каучук однороден по своей молекулярной структуре, отличается высокими физическими свойствами, а также технологическими, то есть, способностью обрабатываться на оборудовании заводов резиновой промышленности. Особенно важным и специфическим свойством каучука является его эластичность (упругость) — способность каучука восстанавливать свою первоначальную форму после прекращения действия сил, вызвавших деформацию. Каучук — высокоэластичный продукт, обладает при действии даже малых усилий обратимой деформацией растяжения до 1000%, а у обычных твёрдых тел эта величина не превышает 1%. Эластичность каучука сохраняется в широких температурных пределах, и это является характерным его свойством. Но при долгом хранении каучук твердеет. При температуре жидкого воздуха -195°C он жёсткий и прозрачный; от 0° до 10°C — хрупкий и уже непрозрачный, а при 20°C — мягкий, упругий и полупрозрачный. При нагреве свыше 50°C он становится пластичным и липким; при температуре 80°C натуральный каучук теряет эластичность; при 120°C — превращается в смолоподобную жидкость, после застывания которой уже невозможно получить первоначальный продукт. Если поднять температуру до 200—250°C, то каучук разлагается с образованием ряда газообразных и жидких продуктов.
Каучук — хороший диэлектрик,
он имеет низкую водо- и газопроницаемость.
Каучук не растворяется в воде, щёлочи
и слабых кислотах; в этиловом спирте
его растворимость небольшая, а
в сероуглероде, хлороформе и бензине
он сначала набухает, а уж затем
растворяется. Легко окисляется химическими
окислителями, медленно — кислородом
воздуха. Теплопроводность каучука
в 100 раз меньше теплопроводности стали.
Наряду с эластичностью, каучук ещё
и пластичен — он сохраняет
форму, приобретённую под действием
внешних сил. Пластичность каучука,
проявляющаяся при нагревании и
механической обработке, является одним
из отличительных свойств каучука.
Так как каучуку присущи
Каучук легко вступает
в химические реакции с целым
рядом веществ: кислородом (O2), водородом
(H2), галогенами (Cl2, Br2), серой (S) и другими.
Эта высокая реакционная
1.4. Синтетический каучук
Синтетический каучук в промышленном масштабе впервые получен в 1931 году в СССР по способу С.В.Лебедева. На полузаводской установке было получено 260 кг синтетического каучука из дивинила, а в 1932 году впервые в мире осуществлен его промышленный синтез. В Германии каучук был синтезирован в 1936-1937 годах, а в США – в 1942 году
Сырьем для получения
синтетического каучука по способу
Лебедева служит этиловый спирт. Теперь
разработано получение
Мономерами для синтетического каучука служат преимущественно сопряженные диеновые углеводороды: дивинил, изопрен, хлоропрен, полимеризующиеся по радикальному или ионному механизму. Для улучшения технических свойств каучука диены часто полимеризуют совместно с мономерами, содержащими активный винильный остаток (например, с акрилонитратом, со стиролом):
Подобный процесс, получивший
название сополимеризации,
Дивинил (1,3-бутадиен) – важнейший мономер для синтетического каучука – может быть полимеризован по радикальному или ионному механизму. В первом промышленном синтезе каучука инициатором полимеризации был металлический натрий, на поверхности которого происходила адсорбция и поляризация 1,3-бутадиена; механизм этой реакции анионный.
Изопрен в присутствии металлоорганических комплексов легко превращается в синтетический каучук, физико-механические свойства которого подобны свойствам натурального
Сополимерные каучуки
имеют наибольшее техническое применение.
К ним относятся бутадиен-
Строение бутадиен-стирольного сополимера не выяснено, предполагаемую структуру отдельных звеньев можно изобразить следующей схемой:
Бутадиен-нитрильный каучук –
сополимер 1,3-бутадиена и
Бутилкаучук – сополимер изобутилена и 1,3-бутадиена, вводимого для придания каучуку способности к вулканизации, получается низкотемпературной ионной полимеризацией в присутствии фторида бора (III). Он обладает высокой химической стойкостью и газонепроницаемостью, является хорошим изолятором для проводов и кабелей. Предполагаемая структура сополимера:
Сопряженные диеновые
углеводороды при ионной
При
полимеризации смешанным
Диены с
неконцевыми двойными связями
полимеризуются с трудом, так
как пространственные
Один из видов синтетического
каучука получают из ацетилена. При
полимеризации ацетилена
Хлоропрен – бесцветная жидкость, кипящая при 59 0 С. Он самопроизвольно весьма легко полимеризуется, образуя сначала пластическую массу, сходную с невулканизированным каучуком, а в дальнейшем – твердый продукт (вулканизация без серы):
Такое строение доказывается тем, что при окислении этого вида синтетического каучука образуется янтарная кислота, формула которой СООН-СН 2 -СН 2 -СООН . Места разрыва углеродной цепи показаны на схеме пунктиром
Хлоропреновый каучук благодаря своей негорючести, термостойкости, светостойкости, а также устойчивости к воздействию масел находит широкое применение в производстве резино-технических изделий
Каучуки на основе кремнийорганических
соединений отличаются сохранением
эластических свойств как при
низких, так и при высоких
Синтетические каучуки
Каучуки общего назначения |
Каучуки специального назначения |
Бутадиен-стирольный каучук |
Хлоропреновый каучук |
Бутадиен-метил-стирольный каучук |
Бутадиен-нитрильный каучук |
Полибутадиеновый каучук |
Галогенированные изобутилены |
Бутилкаучук |
Уретаны |
Этиленпропиленовый каучук |
Силиконы |
Этиленпропилендиеновый каучук |
Полисульфидные каучуки |
Цис-1,4-полиизопреновый каучук |
Каучуки общего назначения
используются в тех изделиях,
в которых важна сама природа
резины и нет каких-либо
Глава 2. Технологический
процесс получения
Спецкаучуки применяются
в резино-технической
Свойства синтетических
каучуков определяют их области применения.
Создание рецептуры резино-технического
изделия сопровождается подбором различных
видов каучуков, наполнителей, мягчителей
и др. Правильное сочетание всех
компонентов в рецептуре
Важнейшим процессом превращения каучука в технический продукт – резину – является вулканизация, в результате которой происходит резкое изменение физико-механических свойств каучуков: повышается термостойкость, механическая прочность, устойчивость к действию растворителей и т.д
В 1939 году два американца
Гудвир и Хейвардс после многолетних
и упорных опытов обнаружили, что
при обработке сырого каучука
серой происходит его вулканизация.
После такой обработки каучук
теряет вязкость, становится гораздо
эластичнее и сохраняет эту эластичность
в широком температурном
Сущность вулканизации заключается в образовании новых поперечных связей между полимерными цепями. При вулканизации серой мостики образуют дисульфидные группы, а при радикальной вулканизации появляются поперечные связи между полимерными цепями:
Для получения резиновых
При холодной вулканизации, которая применяется для тонких и мелких изделий (прорезиненные ткани, тонкие трубки и т.д.), их непродолжительное время обрабатывают раствором серы в сероуглероде или в хлористой сере. Каучук с большим содержанием серы (до 32%) представляет собой твердое неэластичное вещество и называется эбонитом; применяется он как изолятор в электроприборах
В результате вулканизации сера химически связывается с каучуком. Кроме того, в вулканизированном каучуке содержится в виде мельчайших частиц и свободная сера
Теперь открылись новые области применения каучука. Резину, полученную из него, начали применять в качестве амортизаторов на автомашинах и мотоциклах. Позднее такие амортизаторы превратились в современные шины и камеры
Бурное развитие электротехники сделало резину необходимым изоляционным материалом для электрических проводов и кабелей. Каучук очень подходил для этой цели, так как не проводил тока, а его эластичность делала провода с изоляцией гибкими
В Германии в 1935 году началось
производство синтетического каучука
в больших количествах. Во вращающиеся
горизонтально расположенные
Открытие Гудвира и Хейворда, которые в 1840 году обнаружили, что каучук-сырец, смешанный при нагревании с серой, превращается в эластичную массу, создало основу для широкого применения каучука. Ведь только при вулканизации каучук-сырец теряет свою клейкость, приобретает прочность и эластичность – становится резиной с ее ценными качествами. В зависимости от содержания серы и состава наполнителей, добавляемых при вулканизации, получают различные сорта резины, отвечающие любым требованиям
Небольшое количество серы при вулканизации превращает пластический каучук в эластичную резину. Уже при введении 0,15% серы каучук меняет свойства. Вообще же количество вводимой при вулканизации серы колеблется от 2 до 5%.
Резину изготавливают с помощью вулканизации. Вулканизация – это название смеси каучука с небольшим количеством серы и наполнителем, предварительно сформированной в виде будущего изделия
Каучук применяется для изготовления резины. Для этого составляют так называемую резиновую смесь, в которую кроме каучука вводят еще целый ряд ингредиентов, каждый из которых имеет определенное название. Первый из них является вулканизирующим агентом (чаще всего мера). В результате вулканизации каучук превращается в прочную, эластичную, упругую массу – резину
В результате вулканизации молекулы каучука “сливаются” между собой дисульфидными мостиками в одну трехмерную макромолекулу, и образуется пространственный полимер – резина.
Каучуки, вулканизированные только в смеси с вулканизирующими агентами, не обладают необходимыми для различных целей жесткостью, сопротивлением растяжению, истиранию и разрыву. Эти свойства можно придать каучуку, добавляя в резиновую смесь так называемые наполнители
С целью предупреждения «старения» каучука, т.е. потери каучуком эластичности и других ценных свойств, в резиновую смесь вводят различные стабилизаторы – антиокислители (например, фенил-в-нафтиламин). Чтобы ускорить процесс вулканизации, в резиновую смесь вводят небольшие количества органических соединений, которые называют ускорителями (меркаптобензтиазол, дифенилгуанидин и др.). Оказалось, что наиболее эффективного использования ускорителей вулканизации необходимо присутствие некоторых других химических веществ (обычно смесей металлов), наиболее эффективно в присутствии растворимых в каучуке мыл (солей жирных кислот), которые могут образоваться в процессе вулканизации
2.1. Ингредиенты резиновых смесей.
Для получения высококачественной резины, которую можно переработать в различные изделия, в каучук необходимо добавить ряд примесей
Большую роль среди них играют так называемые ускорители вулканизации – органические соединения, содержащие серу или азот. Они значительно сокращают время и снижают температуру процесса, а иногда позволяют проводить его вообще без нагревания (холодная вулканизация). Благодаря этим добавкам можно уменьшить количество вводимой серы
Очень важны также противостарители,
которые уменьшают влияние
Еще на заре применения каучука-сырца, когда он был довольно дорог, предприимчивые фабриканты нашли дешевый способ увеличить его количество. В каучук-сырец стали добавлять наполнители – сажу, мел, окись цинка и т.д. Каково же было удивление, когда оказалось, что обработанный таким образом каучук не только увеличивается в весе, но и в ряде случаев, приобретал лучшие свойства – увеличивалось сопротивление разрыву и растяжению, твердость. Вскоре стали различать две группы наполнителей:
активные наполнители, которые улучшают качество каучука. К ним среди прочих относятся активная газовая сажа, окись цинка и каолин;
инертные наполнители, которые лишь увеличивают вес продукта, например, сажа, мел и тяжелый шпат.
Наиболее активным наполнителем
оказалась поверхностноактивная газовая
сажа, которая может быть получена
сжиганием газа при недостатке кислорода.
Сегодня нет ни одного сорта резины,
который не содержал бы различных
примесей и наполнителей. Правильный
выбор и соответствующее

- Каучуковые клеи
- Кафедра охорони праці та навколишнього середовища
- Кафедра фінансів Домашня контрольна робота з дисципліни «Страхові послуги»
- Кафе «Замок» на 39 посадочных мест с гриль-баром
- Кафе мороженное
- Кафе- пельменная «У Фунтика»
- Каче6ство продукции, сертификация и правовое регулярование
- Католическая церковь и ее влияние на развитие государства и права в эпоху Средневековья
- Католическое вероучение
- Каторжники Сахалина
- Катр по философии и социологии
- Каузальная атрибуция
- Каустобиолиты
- Каустобиолиты. Метаморфические горные породы. Атмосфера и инверсия температур